DE2262691C3 - Electronic temperature switch - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Temperaturschalter mit einem Heißleiter als Temperaturfühler, der einen der vier Zweige einer Brücke bildet, in deren Nulldiagonalen eine Schaltstufe liegt, die bei Auftreten mindestens einer bestimmten, vorgegebenen Potentialdifferenz in der Nulldiagonalen betätigt wird, und einem am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt des den Heißleiter enthaltenden Zweiges angeschlossen, als Schwellwertschalter arbeitenden Operationsverstärker, dessen anderer Eingang direkt oder indirekt an der Brückenspeisespannung liegt und der bei einem durch den Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges bedingten Auftreten eines bestimmten Potentialwei ies in diesem Anschlußpunkt die Schaltstufe betätigt.The invention relates to an electronic temperature switch with a thermistor as a temperature sensor, which forms one of the four branches of a bridge, in the zero diagonal of which there is a switching stage which is actuated when at least one specific, predetermined potential difference occurs in the zero diagonal, and one at the zero diagonal connection point of the branch containing the NTC thermistor connected, operating as a threshold switch, the other input of which is directly or indirectly connected to the bridge supply voltage and which actuates the switching stage in the event of the failure of the NTC branch due to the failure of the NTC branch.
Bei den bekannten Temperaturschaltern solchen Aufbaus befindet sich der Heißleiter im allgemeinen in einem und die elektronische Schaltung in einem anderen Gehäuse. Die beiden sind zumeist räumlich voneinander getrennt angeordnet und über elektrische Leitungen miteinander verbunden. Da der Anschluß der Leitungen an die Gehäuse häufig mittels Steckverbindungen erfolgt, kann es geschehen, daß sich diese Steckverbindungen durch Erschütterungen, Vibrationen und dergleichen lösen. Dies tritt in erheblichem Umfang insbesondere in Kraftfahrzeugen auf, in denen derartige Temperaturschalter beispielsweise zur Steuerung des Lüftermotors des Motorkühlsystems verwendet werden. Die Trennung der elektrischen Verbindung zwischen dem Heißleiter und der elektronischen Schaltung wie auch der Ausfall des Heißleiters selbst, haben zur Folge, daß in dem Brückenzweig, in dem sich normalerweise der Heißleiter befindet und der nunmehr unterbrochen ist, ein Widerstandswert auftritt, der übei dem Widerstandswert liegt, den der Heißleiter bei sehr niedrigen Temperaturen annimmt. Infolgedessen wird beispielsweise eine von dem Temperaturschalter gesteuerte Heizeinrichtung in Betrieb gesetzt oder eine Kühleinrichtung außer Betrieb gesetzt oder diese Einrichtungen bleiben in bzw. außer Betrieb, wenn sie zum Zeitpunkt der Leitungstrennung bzw. des Ausfalls des Heißleiters ausgeschaltet waren.In the known temperature switches of this type, the thermistor is generally in one and the electronic circuit in another housing. The two are mostly spatially from each other arranged separately and connected to one another via electrical cables. Since the connection of the lines Often done on the housing by means of plug connections, it can happen that these plug connections solve by shocks, vibrations and the like. This occurs to a considerable extent especially in motor vehicles in which such temperature switches, for example, to control the Fan motor of the engine cooling system can be used. The separation of the electrical connection between the thermistor and the electronic circuit as well as the failure of the thermistor itself, have the consequence that in the bridge branch in which the thermistor is normally located and which is now is interrupted, a resistance value occurs which is above the resistance value that the thermistor at very low temperatures. As a result, one is controlled by the temperature switch, for example Heating device put into operation or a cooling device put out of operation or this Facilities remain in or out of operation if they were at the time of the line disconnection or failure of the thermistor were switched off.
Dies trifft in gleicher Weise auch für einen anderen bekannten Temperaturschalter zu (DE-OS 21 41 808), bei dem sich in einem der vier Zweige einer Brückenschaltung ein Temperaturfühler und in der Nulldiagonalen der Brückenschaltung eine Schaltstufe befindet, die bei Auftreten einer Potentialdifferenz in der Nulldiagonalen betätigt wird. Des weiteren ist ein als Schwellwertschalter arbeitender Operationsverstärker vorhanden, der einerseits am nulldiagonalseitigenThis also applies in the same way to another known temperature switch (DE-OS 21 41 808), in which there is a temperature sensor in one of the four branches of a bridge circuit and in the A switching stage is located on the zero diagonals of the bridge circuit, which when a potential difference occurs in the zero diagonal is operated. Furthermore there is an operational amplifier working as a threshold switch available, the one on the zero diagonal side
to Anschlußpunkt des den Temperaturfühler enthaltenden Brückenzweiges und andererseits an zwei weiteren, eine Referenzspannung liefernden Brückenzweigen angeschlossen ist Im Ausgang des Operationsverstärkers liegt eine Anzeigelampe, die aufleuchtet wenn der Temperaturfühler in der Brückenschaltung ausfällt Doch auch hier wird das von der Schaltstufe angesteuerte Aggregat abgeschaltet Würde somit ein solcher Temperaturschalter zur Steuerung des Lüftermotors eines Motorkühlsystems eines Kraftfahrzeugs verwendet so könnte zwar erkannt werden, daß ein Defekt vorliegt ein weiterer Betrieb des Motors und damit des Kraftfahrzeugs wäre jedoch nur unter erheblichen Schwierigkeiten möglich und eine sofortige Reparatur müßte ins Auge gefaßt werden.to the connection point of the bridge branch containing the temperature sensor and, on the other hand, to two other, one Bridge arms supplying reference voltage is connected to the output of the operational amplifier there is an indicator lamp that lights up when the temperature sensor in the bridge circuit fails But here, too, the unit controlled by the switching stage is switched off such temperature switch for controlling the fan motor of an engine cooling system of a motor vehicle used so it could be recognized that there is a defect and continued operation of the engine thus the motor vehicle would only be possible with considerable difficulty and an immediate one Repair should be considered.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Nachteile der bekannten Temperaturschalter dadurch zu umgehen, daß anstatt eines Heißleiters ein Kaltleiter als Wärmefühler verwendet wird. Von Nachteil ist hierbei, daß Kaltleiter wegen ihrer relativ großen ToleranzenIt has already been proposed to circumvent these disadvantages of the known temperature switches by that instead of a thermistor, a PTC thermistor is used as a heat sensor. The disadvantage here is that PTC thermistors because of their relatively large tolerances
μ für eine Massenfertigung der Temperaturschaltung wenig geeignet sind. Hinzu kommt, daß ihre Langzeitstabilimt zu wünschen übrig läßt und wegen ihrer geringen Belastbarkeit zusätzliche schaltungstechnische Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen, die sich ungünstig auf die Herstellungskosten auswirken.μ for mass production of the temperature circuit are not very suitable. In addition, their long-term stability leaves a lot to be desired and because of them low load capacity additional circuit protection measures must be provided, which adversely affect manufacturing costs.
Es ist des weiteren eine bruchsichere Temperaturregelschaltung bekannt (Siemens, Halbleiter Schaltbeispiele, April 1963, Seiten 50 bis 52), die eine Heißleiterbrücke enthält, in deren Nulldiagonalen sich einFurthermore, a break-proof temperature control circuit is known (Siemens, semiconductor switching examples, April 1963, pages 50 to 52), which contains a thermistor bridge, in whose zero diagonal a
■to Verstärker befindet. Der den Heißleiter enthaltende Zweig der Brücke ist unmittelbar und der mit diesem verbundene, gegenüberliegende Zweig der Brücke mittelbar über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors mit der Betriebsspannung beaufschlagt. Die Basis des Transistors ist mit dem den Heißleiter enthaltenden Zweig der Brücke — und zwar mit dessen versorgungsspannungsseitigen Anschlußpunkt — verbunden, so daß bei einer Beschädigung des Heißleiterzweigs oder des mit diesem in Reihe■ to amplifier is located. The one containing the thermistor The branch of the bridge is immediate and the opposite branch of the bridge connected to it the operating voltage is applied indirectly via the emitter-collector path of a switching transistor. The base of the transistor is with the branch of the bridge containing the thermistor - namely with its supply voltage side connection point - connected, so that if the NTC thermistor branch or the one in series with this
so liegenden Brückenzweigs die beiden anderen Brückenzweige durch den Transistor von der Versorgungsspannung abgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Temperaturregelschaltung abgeschaltet wird. Eine derartige Einrichtung hat den Nachteil, daß das Risiko des Heißleiterausfalls nicht eliminiert sondern lediglich auf ein anderes halbleitendes Bauteil, nämlich den Schalttransistor, übertragen wird. Fällt dieser nämlich aus, so entsteht wie bei einem Heißleiterausfall ein unsymmetrisches Brückenverhältnis, das zu Fehlregelungen führt.the other two branches of the bridge be switched off from the supply voltage by the transistor. As a result, the entire temperature control circuit is switched off. Such a device has the disadvantage that the Risk of thermistor failure is not eliminated, but only on another semiconducting component, namely the switching transistor, is transmitted. If this fails, it occurs like a thermistor failure an asymmetrical bridge ratio that leads to incorrect regulation.
Schließlich ist eine Einrichtung zum Steuern der Heizleistung einer mit Wechselstrom betriebenen Heizeinrichtung bekannt (US-PS 32 99 345), die eine Brückenschaltung mit einem Thermistor enthält, die mit weiteren Thermistoren zur Kompensation der Umgebungstemperatur und zur Verhinderung des Überschwingens beschaltet ist. Der zum letztgenannten Zweck vorgesehene Thermistor hat die Aufgabe,Finally, a device for controlling heating power is an alternating current one Heating device known (US-PS 32 99 345), which contains a bridge circuit with a thermistor, which with further thermistors to compensate for the ambient temperature and to prevent overshoot is connected. The thermistor provided for the latter purpose has the task of
Radiostörungen auf ein Minimum zu begrenzen. Auch bei dieser Einrichtung führt ein Ausfall der Thermistoren zu einer Fehlsteuerung der Heizeinrichtung.Keep radio interference to a minimum. A failure of the thermistors also results in this device to a malfunction of the heating device.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Temperaturschalter zu schaffen, bei dem mit möglichst geringem Aufwand und unter Berücksichtigung einer Massenfertigung des Temperaturschaiters bei Auftreten eines Leitungsbruchs, einer Leitungstrennung oder bei Ausfall des Heißleiters die Schaltstufe die ihr nachgeschaltete Einrichtung nicht ab- bzw. anschaltet, sondern die Einrichtung in angeschaltetem bzw. abgeschaltetem Zustand hält.It is the object of the invention to create an electronic temperature switch in which with as possible little effort and taking into account a mass production of the temperature switch when it occurs a line break, a line disconnection or, if the NTC thermistor fails, the switching stage downstream Device does not switch off or on, but the device in switched on or off State holds.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heißleiterbrückenzweig mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden ist, deren Ausgangsspannung größer als die Brückenspeisespannung ist, und daß der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem Eingang der Schaltstufe verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the thermistor bridge branch is connected to an auxiliary voltage source is connected, the output voltage of which is greater than the bridge supply voltage, and that the Output of the operational amplifier is connected to the input of the switching stage.
Durch diese erfindungsgemäße Mainahme wird erreicht, daß bei einem Ausfall des Heißleiterbrücken- :o zweiges, bei dem der elektronischen Schaltung eine extrem niedrige Temperatur vorgespiegelt wird, die eigentliche Temperaturmessung umgangen und der Temperaturschalter in seinem Ausgang in einen Zustand versetzt wird, durch den gewährleistet ist, daß die der Schaltstufe nachgeschaltete Einrichtung in bzw. außer Betrieb gesetzt wird, je nachdem, ob es sich beispielsweise um eine Kühl- oder Heizeinrichtung handelt.By this Mainahme according to the invention it is achieved that in the event of failure of the NTC thermistor bridge: o branch, in which the electronic circuit is simulated an extremely low temperature, the actual temperature measurement bypassed and the temperature switch in its output in one State is set by which it is ensured that the device downstream of the switching stage is in or is put out of operation, depending on whether it is, for example, a cooling or heating device acts.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen 3<> Temperaturschalters besteht darin, daß auch bei geringen Differenzen zwischen dem höchsten, während des Normalbetriebs auftretenden Potentialwert und dem bei einem Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt dieses Zweiges « entstehenden Potentialwert kein Parallelwiderstand im Temperaturfühler vorgesehen werden muß. Dadurch besteht die Möglichkeit, kleine handelsübliche Temperaturfühler verwenden zu können.A particular advantage of the 3 <> temperature switch according to the invention is that also with small differences between the highest potential value occurring during normal operation and in the event of failure of the thermistor bridge branch at the connection point of this branch on the zero diagonal « resulting potential value no parallel resistor has to be provided in the temperature sensor. Through this it is possible to use small, commercially available temperature sensors.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand der ίο Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is based on the ίο Drawing explained in more detail.
Der Temperaturschalter enthält eine Brücke 1 mit den vier Zweigen 2, 3, 4 und 5, in denen sich der Temperaturfühler 6 mit dem Heißleiter 7 und die Widerstände 9 bis 12 befinden. In der Nulldiagonalen ·»-■> der Brücke 1 liegt eine Schaltstufe 13a, die einen Operationsverstärker 14 und ein Relais 16 mit einem Arbeitskontakt 17 enthält In Reihe mit dem Arbeitskontakt 17 ist der Verbraucher 18 geschaltet Dies kann der Lüftermotor eines Kraftfahrzeugs sein, der dann eingeschaltet werden soll, wenn die Temperatur im Motorkühlsystem über 95° C sieigt und ausgeschaltet wii d, wenn die Temperatur im Motorkühlsystem unter 900C fällt Die Brücke wird mit einer Spannung U0 gespeist, die kleiner ist als die Spannung Us, die beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs darstelltThe temperature switch contains a bridge 1 with the four branches 2, 3, 4 and 5, in which the temperature sensor 6 with the thermistor 7 and the resistors 9 to 12 are located. In the zero diagonal · »- ■> of the bridge 1 there is a switching stage 13a, which contains an operational amplifier 14 and a relay 16 with a normally open contact 17. The consumer 18 is connected in series with the normally open contact 17 to be switched on when the temperature sieigt in the engine cooling system above 95 ° C and wii turned d, when the temperature in the engine cooling system at 90 0 C. if the bridge is supplied with a voltage U 0 which is less than the voltage Us, for example, the Represents electrical system voltage of a motor vehicle
Als Schwellwertschalter ist ein als Komparator beschatteter Operationsverstärker 27 vorgesehen, der mit seinem nicht invertierenden Eingang direkt oder über einen kleinen ohmschen Widerstand an der Brückenspeisespannung i/o liegt und mit seinem invertierenden Eingang am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt 24 des Heißleiterbrückenzweiges angeschlossen ist. Der Anschlußpunkt 24 liegt über einen Widerstand 28 an der Spannung Ug. Der Ausgang des Operationsverstärkers 27 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 in der Schaltstufe 13a verbunden.An operational amplifier 27, shaded as a comparator, is provided as a threshold switch, which has its non-inverting input connected to the bridge supply voltage i / o directly or via a small ohmic resistor and its inverting input is connected to the zero-diagonal connection point 24 of the thermistor bridge branch. The connection point 24 is connected to the voltage Ug via a resistor 28. The output of the operational amplifier 27 is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 14 in the switching stage 13a.
Die Schaltung ist so dimensioniert, daß während des Normalbetriebes Potentialschwankungen im Punkt 24 bis zu ungefähr LO auftreten können, ohne daß der Operationsverstärker 27 anspricht. Fällt dagegen der Heißleiterbrückenzweig 2 durch ein unbeabsichtigtes Lösen einer der Verbindungsleitungen zwischen dem Temperaturfühler 6 und der elektroschen Schaltung aus, so steigt das Potential im Punkt 24 über die Spannung Uo an. Dies hat zur Folge, daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 27 auf ein höheres Potential zu liegen kommt als am nicht invertierenden Eingang herrscht und er daher ein negatives Ausgangssignal an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 abgibt. Dadurch wird der Operationsverstärker 14 umgesteuert und das Relais 16 zieht ab.The circuit is dimensioned in such a way that, during normal operation, potential fluctuations of up to approximately LO can occur at point 24 without the operational amplifier 27 responding. If, on the other hand, the thermistor bridge branch 2 fails due to an unintentional disconnection of one of the connecting lines between the temperature sensor 6 and the electrical circuit, the potential at point 24 rises above the voltage Uo. This has the consequence that the inverting input of the operational amplifier 27 comes to lie at a higher potential than prevails at the non-inverting input and it therefore emits a negative output signal to the non-inverting input of the operational amplifier 14. As a result, the operational amplifier 14 is reversed and the relay 16 withdraws.
Der Lüftermotor wird in Betrieb gesetzt und bleibt, auch wenn dies die am Temperaturfühler 7 herrschende Temperatur nicht erfordern würde, in Betrieb, bis der Temperaturfühler 7 wieder ordnungsgemäß an die elektronische Schaltung angeschlossen ist. Falls der Fahrzeugführer den Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges nicht durch die Geräuschentwicklung des dauernd laufenden Lüftermotors erkennen kann, kann zusätzlich eine Warnlampe vorgesehen werden, die aufleuchtet, sobald Strom durch das Relais 16 fließt.The fan motor is put into operation and remains in operation, even if this is the one prevailing at the temperature sensor 7 Temperature would not require operation until the temperature sensor 7 is properly back to the electronic circuit is connected. In the event that the driver of the vehicle reports the failure of the thermistor bridge branch cannot detect the noise from the fan motor running continuously, can also a warning lamp can be provided which lights up as soon as current flows through the relay 16.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |